Химико-технологические системы модели

Современное химико-технологическое производство представляет собой систему взаимосвязанных аппаратов. Оптимизация отдельных аппаратов без учета их связей с остальными аппаратами может привести к неоптимальной работе всей химико-технологической системы (ХТС). Отсюда возникает задача оптимизации всей системы в целом, в которой учитывается взаимное влияние аппаратов. Как и при постановке задачи оптимизации в любой другой области, здесь необходимо сформулировать математическую модель системы, критерий оптимизации и ограничения на переменные. Математическая модель ХТС состоит из двух частей — совокупности математических моделей отдельных блоков и математической модели структуры ХТС. Математическая модель отдельного блока имеет вид [c.7]

С позиций системного анализа решаются задачи моделирования, оптимизации, управления и оптимального проектирования химико-технологических систем в масштабе химического цеха, завода. Существо системного подхода в данном случае состоит в том, что вся информация, получаемая в лабораториях, на опытных и промышленных установках, последовательно накапливается и обогащается в процессе разработки полной математической модели химико-технологической системы. Построенная математическая модель затем используется для оптимизации химического производства или цеха в целом. [c.10]

Наконец, четвертый уровень представляет модель контактного аппарата, агрегата, включающего один или несколько реакционных объемов. В такой модели учитывается расположение отдельных реакционных объемов, например слоев контактного аппарата и наличие теплообменных устройств. Модель четвертого уровня является по существу, моделью элемента всей химико-технологической системы (ХТС). Совокупность моделей элементов ХТС, дополненных уравнениями связи, составляет математическую модель полной технологической системы. [c.32]

При разработке оптимальной стратегии анализа химико-технологической системы путем использования топологических моделей, отражающих структурные особенности технологической схемы системы, основными исходными данными являются технологическая топология ХТС и математические модели каждого ее элемента, представленные в виде уравнений функциональной связи (1,2). [c.212]

Нп рис. 3.12 изображена одна пз допустимых технологических структур гибкой химико-технологической системы, соответствующая сетевой модели выпуска продукции. Структура системы перестраивается в процессе функционирования трижды — по числу групп одновременно производимых продуктов. Изображенная на рисунке технологическая структура является допустимой, но не обязательно оптимальной. [c.213]

Химико-технологическая система (ХТС) — это совокупность взаимосвязанных технологическими потоками и действующих как одно целое аппаратов, в которых осуществляется определенная последовательность технологических операций. Газоперерабатывающее производство является разновидностью такой системы. Под моделированием ХТС подразумевается ее представление в виде системы уравнений математической модели, которые используют для получения информации о характеристиках изучаемого объекта. [c.313]

Рис. 3.11, Сетевая модель производства продукции в гибкой химико-технологической системе

Заново написаны разделы по цифровым вычислительным машинам и автоматическому управлению химико-технологическими системами, а также главы по математическому моделированию типовых процессов химической технологии и основам синтеза и анализа химикотехнологических систем и системному анализу. Введен раздел по составлению математических моделей экспериментально-статистическими методами и статистической оптимизации. Дополнены разделы по этапам математического моделирования, оптимизации (введено геометрическое программирование) и исследованию микро- и макро-кинетики. Приведен расчет каскада реакторов при наличии микро-и макроуровней смешения и др. [c.8]

При таком подходе задача синтеза оптимальной ХТС сводится к задаче нелинейного программирования, т.е. к отысканию такого набора oi J (отражающих топологию системы), а также параметров аппаратов (матрицы ЕЩ и технологических потоков (матрицы 5М), которые соответствовали бы оптимальному значению критерия эффективности. Задавая предварительно параметры оптимизации а,], ЕМ и 8М, можно учесть опыт и интуицию пользователя. Более того, пользователь может это сделать задавая, например, начальную конфигурацию ХТС с помощью матрицы а также может корректировать процесс синтеза на любом из его этапов. Важно отметить, что использование мини-моделей при синтезе и оптимизации ХТС позволяет рассматривать их как постоянно действующие ограничения, поскольку одной из составляющих частей мини-моделей является условие осуществимости, при нарушении которого процесс является нереализуемым. Таким образом, наличие мини-моделей позволяет еще до полного расчета химико-технологической системы оценить принципиальную возможность реализации процесса при заданной топологии и параметрах ХТС, что существенно упрощает решение задачи синтеза. [c.603]

Степенью свободы Р химико-технологической системы называют разность между числом информационных переменных т, которое необходимо для составления полной математической модели системы, и числом информационных связей п (или условий), которые существуют между информационными переменными (ИП), т. е. [c.60]

При заданном наборе свободных информационных переменных ХТС любой набор выходных переменных системы уравнений математической модели химико-технологической системы должен удовлетворять следующим условиям а) каждое уравнение имеет только одну входную переменную б) каждая базисная информационная переменная ХТС может быть выходной переменной только в одном уравнении. [c.74]

При заданном наборе свободных ИП или при отсутствии степеней свободы химико-технологической системы сложность и трудоемкость решения системы уравнений математической модели ХТС для каждого уравнения определяются выбором выходных иеременных, который обусловливает взаимосвязь всех уравнений модели. Число возможных вариантов набора выходных переменных уравнений системы, состоящей из N уравнений с N неизвестными, = N1, а число возможных алгоритмов решения этой системы уравнений = (N1) . [c.78]

Пусть химико-технологическая система состоит из N блоков. Для простоты записи будем исходить из предположения, что каждый блок имеет один входной и один выходной поток размерности т. В отличие от формы математической модели, принятой нами при постановке задачи оптимизации ХТС [см. выражение (I, 1)], запишем математическую модель к-то блока в более общем виде [c.25]

Таким образом, химико-технологическая система представляет собой модель химического производства или химико-технологического процесса, отображающую его структуру и позволяющую предсказывать те или иные свойства и показатели. [c.228]

МОДЕЛИ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ [c.236]

Как было продемонстрировано в предыдущем материале, химико-технологическая система есть модель химического производства, представленная в виде некой фафической схемы. Для определения количественных показателей функционирования системы нужны также математические описания происходящих в ней процессов, которых, учитывая разнообразие процессов и связей между ними, существует несколько видов. Модели ХТС можно разделить на две фуппы описательные (формулы, уравнения) и фафические (схемы и другие фафические изображения). В каждой из названных фупп также можно выделить несколько видов моделей, различающихся по форме и назначению [c.236]

Модели химико-технологической системы [c.237]

Как отображается химико-технологическая система (виды ее модели) [c.245]

Рис. 2,4. Структура модели химико-технологической системы АГ,-— модель химико-техиологической системы /М,,-,. .... М, — модели аппаратов периодического действия Мц, Л( /— модел.и аппаратов непрерывного действия Му— модели аппаратов полунепрерывного действия V — модель взаи-модейстаия аппаратов p — модель расписания работы аппаратов — отображение множества аппаратов в множество их моделей

Многослойные реакторы и системы реакторов будут рассмотрены позже как часть химико-технологической системы Здесь рассмотрим процессы в одной реакционной зоне. Как и для изотермического процесса, анализ процесса в реакторе с теплообменом будем проводить в рамках полученных моделей. [c.134]

В общем случае символическая математическая модель каждого технологического оператора (ТО) химико-технологической системы представляет собой систему нелинейных алгебраических или дифференциальных уравнений большой размерности, решение которой на ЦВМ требует значительного времени. В этом случае расчет математической модели ХТС, образованной совокупностью математических моделей, входящих в систему технологических операторов, связан с принципиальными трудностями, которые обусловлены ограниченным объемом оперативной памяти и малым быстродействием современных ЦВМ. На начальных этапах проектирования ХТС создаются более простые математические модели ТО, обеспечивающие сохранение желаемого уровня гомоморфизма сущности физико-химических процессов, происходящих в элементе. На завершающих этапах проектирования необходимо применять более точные и сложные математические модели ТО, которые могли бы полнее учитывать кинетические характеристики технологических процессов и наиболее реально отран<ать влияние параметров технологических режимов и параметров элементов на функционирование ХТС в целом. [c.82]

На современном этапе успешное решение поставленных задач возможно на основе использования методов и средств кибернетики. Поэтому особое значение имеют исследования по составлению математических моделей, оптимизации и управлению отдельными химико-технологическими процессами и химико-технологическими системами, что неразрывно связано с усовершенствованием химико-технологического образования и подготовкой высококвалифицированных кадров. Инженеры химики-технологи должны владеть прикладной математикой, технической кибернетикой и уметь применять электронно-вычислительную технику. [c.6]

Пример 4. Пусть имеется некоторая химико-технологическая система (ХТС). Описывая ее на определенном уровне подробности, диктуемом как необходимостью, так и современным состоянием знаний о системе, получим в качестве математической модели состояния системы в данный момент времени набор параметров, которые называются информационными переменными. Сопоставим, далее каждому аппарату системы ХТС точку на плоскости и каждую информационную переменную отнесем к некоторой такой точке. Обмен между информационными переменными, т. е. математическая модель функционирования системы, описывается набором отрезков, соединяющих точки указанного множества. Эти отрезки определяют информационные потоки, каждый из них соответствует одному из выбранных параметров физического потока между двумя соответствующими аппаратами. Таким образом, мы получим информационно-потоковый мультиграф, который используется для решения задач анализа и синтеза ХТС. [c.25]

Математическая модель коррозии представляет собой совокупность соотношений, связывающих характеристики коррозионного процесса с различными факторами, влияющими на кинетику коррозии. К таким факторам относятся химический и фазовый состав металла и сплава, состояние поверхности металла, факторы, характеризующие конструктивное исполнение изделий, режим эксплуатации элементов химико-технологической системы, характеристики контактирующей водной среды, внешние воздействия и др. [c.173]

Для обеспечения надежности химико-технологической системы как при проектных работах, так и в период ее эксплуатации необходимо учитывать данные коррозионного прогноза о коррозионном состоянии элементов системы (аппаратов, трубопроводов, КИП, систем автоматизации и т. д.). Только при наличии адекватной математической модели коррозионного прогноза можно составить математическую модель надежности химико-технологической системы, способную выдавать полную статистическую информацию о состоянии системы. Различают две основные группы математических моделей надежности химикотехнологических систем аналитические (символические) и топологические (структурные) модели. Классификация и принципы построения математических моделей надежности технологических систем с учетом коррозионного прогноза описаны в работе [ИЗ]. [c.190]

Аналитическая модель надежности химико-технологической системы —это совокупность соотношений, устанавливающих взаимосвязь между характеристиками надежности системы, значения которых определяются и коррозионной стойкостью. [c.190]

Топологические модели представляют графическое отображение совокупности взаимосвязей различных состояний системы. Каждое из состояний, в том числе и коррозионное, можно определить некоторой вероятностью возникновения. С помощью подобных моделей можно с применением ЦВМ разработать операции расчета характеристик надежности и эффективности химико-технологической системы. [c.191]

Вторая глава посвящена принципам моделирования ГАПС, причем акцент сделан иа гибкие химико-технологические системы, являющиеся основными подсистемами ГАПС химических предприятий. Излагаются модульный принцип формирования моделей, методика и формальный аппарат построения моделей технологических аппаратов периодического п полунепрерывного действия, а также химико-технологических систем. В этой главе нашли отражение математические модели основных технологических процессов, реализуемых в аппаратах периодического действия, а также модели процессов смены их фуикцип-иальных состояний и интерактивных режимов работы. [c.6]

Модели аииаратов непрерывного н полунепрерывного действия, которые могут входить в состав гибкой химико-технологической системы наряду с аппаратами периодического действия, совпадают с моделями реализуемых в них процессов, которые в этом случае могут рассматриваться как единственная операция ( есконечной продолжительности в аппаратах непрерывного [c.81]

Необходимо отметить, для любой экспертной системы, кроме репгения проблем взаимодействия блоков и организации диалога, программноматематического обеспечения расчетов по математическим моделям, использования эвристик и оценок экспертов, чрезвычайно важным является наличие двух баз - базы знаний и базы данных. Для экспертной системы многопродуктового производства база знаний должна содержать знания для выбора оборудования, для выбора структурного типа химико-технологической системы, для формирования математических моделей и для выбора алгоритма оптимизации. База данных - по технологическому оборудованию, 1ю химикотехнологическим системам, по свойствам сырьевых материалов и продуктам, по алгоритмам оптимизации. Все это составляет информационную часть экспертной системы. [c.28]

Математическая постановка задачи создания как отдельного химико-технологического аппарата (ХТА), так и химико-технологической системы (ХТС) в целом является общей для них и состоит в формулировке задачи многокритериальной оптимизации с заданным набором целевых функций Р, определяющих требования проектировщика к создаваемому объекту, и вектором ограничений двух типов ограничений типа равенств Р(2) = О, соответствуюгцих полной математической модели конструируемого объекта, и ограничений типа неравенств соответствующих [c.44]

Благодаря широкому применению ЭВМ, характерной чертой современных расчетов стала многовариантность. Окончательный выбор технологической схемы и режимов работы оборудования определяется экономической целесообразностью. Такой подход предопределяет повышенные требования к матемагиче-скому описанию химико-технологической системы. Применяемая для расчета реактора КС двухфазная модель должна удовлетворительно описывать каталитический процесс в достаточно широком диапазоне изменения диаметров частиц, высот слоя и скоровтей газа. [c.283]

По нашему мнению, здесь допущено некоторое смешение понятий результат и модель . Результаты оптимизации являются продуктом решения соответствующей оптимизационной задачи и никак не могут синтезироваться в экономико-математическую модель. Под этим термином обычно понимают математическое описание исследуемого экономического процесса или объекта. В случае, если используется оптимизационная модель, то она кроме системы уравнений математического описания процесса и ограничений, накладываемых на переменные параметры процесса, содержит также и особого рода уравнение, назьшаемое функционалом или критерием оптимальности. С помощью такого критерия находят решение, наилучшее по како%1у-либо показателю [6, с. 46]. Применительно к моделям химико-технологических систем (ХТС), и в частности к моделям типовых процессов химической технологии, таких критериев может быть несколько. Как будет показано в дальнейшем, решение оптимизационной задачи должно способствовать нахождению режимов, компромиссных для всех возможных критериев эффективности. Поскольку такого типа модели отражают, как правило, не только технические, но и экономические характеристики проектируемых или находяшдхся в эксплуатации ХТС, целесообразно ввести понятие технико-экономическая модель химико-технологической системы . [c.5]

Для исследования коррозии и ее влияния на техническое состояние аппаратурных элементов химико-технологической системы удобно использовать детерминированные по методу описания модели, т. е. модели, заданные логическими, алгебраическими или дифференциальными уравнениями, либо их решениями в виде функций времени и экспериментальными данными испытаний. Целью моделирования в этом случае служит либо итог коррозии (/, Ат, АР, Да и др.), либо изучение кинетики процесса. В тех1нике под скоростью коррозии часто понимают среднюю скорость коррозионного процесса Уср [c.174]

Стохастические модели прогнозируют (рис. 10.5) коррозию химико-технологической системы на основе совокупности статистических данных о процессе в условиях эксплуатации. Чем обширнее информация о характере влияния отдельных факторов и больше число аппаратов и коммуникаций химико-технологической системы учтено при анализе, тем точнее будут полученные результаты. Очевидна и сложность реализации схемы прогностического моделирования стохастических методов по сравнению с детерминированными методами. Трудности моделирования коррозионного прогноза стохастическим методом заключаются не только в получении обширной информации о влиянии внешних и внутренних параметров химико-технологической системы на скорость и итог коррозии, в анализе и обработке данных, но и в том, что практически невозможно проследить логическую причинную связь явлений, объективно существующую при коррозионном изменении состояния металла. Достоверность результатов прошоза стохастических объектов уменьшается из-за снижения точности прогноза с увеличением времени от предсказания до момента сравнения и корректировки коррозионного прогноза. В меньшей степени этот недостаток присущ регрессивным моделям, полученным с использованием методов планирования эксперимента. [c.185]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология